Distillerie Sud Languedoc

  • Augmenter la taille
  • Taille par défaut
  • Diminuer la taille
Accueil Techniques Traitement des effluents

Traitement des effluents

Sommaire :


TRAITEMENT PAR EPANDAGE

1. Définition

2. Descriptif technique de la filière

3. Matériels d'épandage

4. Dimensionnement

5. Contraintes liées à la mise en place d'un dispositif

En bref, de l'épandage sur terrains agricoles

 

 TRAITEMENT PAR METHANISATION

 TRAITEMENT PAR EVAPORATION

 


TRAITEMENT PAR EPANDAGE

La transformation du raisin en vin implique une utilisation d’eau qui conduit à la formation d’effluents vinicoles plus ou moins concentrés en éléments biodégradables.
 Elle génère également divers déchets à trier et éliminer au travers de filières adaptées.
Les effluents vinicoles résultent de l’utilisation d’eau au cours des opérations de nettoyage nécessaires au maintien d’une parfaite hygiène lors de l’élaboration du vin (récolte, vinification, élevage, filtration, …).
Ils ne sont pas toxiques mais contiennent beaucoup d’éléments facilement biodégradables (sucres, alcool, acide, polyphénols) par des micro-organismes.
 Leur rejet en l’état dans le milieu naturel entraîne, outre une nuisance esthétique et olfactive, une consommation accrue d’oxygène (liée à la dégradation de cette matière organique), provoquant l’asphyxie de la faune aquatique, voire la mort des poissons.
 Cette surconsommation d’oxygène est d’autant plus préjudiciable que la production d’effluents vinicoles revêt un caractère particulièrement saisonnier et ponctuel (voir graphe) qui concentre la production d’effluents sur une période de courte durée (60 % des effluents sont produits lors des vendanges et des premiers soutirages).
 Les effluents vinicoles doivent donc impérativement être limités en amont puis, collectés et traités en aval, avant tout rejet dans le milieu naturel.

haut

1. Définition

L’épandage consiste à apporter des doses maîtrisées d’effluents sur des sols cultivés. C’est un moyen de traiter la pollution en utilisant la capacité épuratoire du complexe sol-plantes-micro-organismes. Par ses propriétés de filtration, le sol est capable de retenir les plus grosses particules apportées par l’effluent.

Dans certaine condition de température, d’humidité et d’oxygène, les matières organiques contenus dans la terre végétale. Les éléments fertilisants apportés par l’effluent sont exportés par les cultures.

haut

2. Descriptif technique de la filière.

Dégrillage - Tamisage des effluents
Le dégrillage vise à retenir sur un tamis les particules solides (rafles, baies, pépins, …). Il peut être statique (paniers, grilles) ou dynamique (dégrilleurs rotatifs, tamis vibrants). Le choix du système dépend de la taille de l’entreprise et du traitement retenu (maille du tamis à adapter).
Dans le cas d’un épandage par citerne, un dégrillage grossier peut s’avérer suffisant. Toutefois, dans le cas d’un épandage par canon d’aspersion il est nécessaire de mettre en place un dispositif de dégrillage fin ou de tamisage de l’effluent pour éviter le colmatage des asperseurs. La mise en place de pompes broyeuses est une manière de résoudre le problème du colmatage des asperseurs.

Stockage de sécurité étanche
Dans tous les cas, pour faire face à des conditions climatiques défavorables ou des difficulté d’accès aux champs, l’établissement doit disposer d’un stockage étanche d’un volume suffisant. Le stockage peut, suivant son volume, prendre la forme d’une cuve béton avec dalle, d’une cuve métallique (citerne de récupération) ou d’une lagune avec bâche d’étanchéité.

Dans le cas ou les effluents devraient séjourner plusieurs mois dans le stockage, l’ajout d’un dispositif d’aération permet de réduire les risques des nuisances olfactives et de formation de gaz explosifs.

haut

3. Matériels d’épandage

L’épandage peut s’effectuer selon deux procédés : par citerne (tonne à lisier) ou par aspersion (canon fixe ou mobile).

Epandage par canon 
L’épandage par aspersion concerne plus particulièrement les unités de production moyenne à grandes tailles, disposant de terrains agricoles à proximité immédiate. Le dispositif comprend un groupe de pompage, un réseau de canalisation fixes ou mobiles et un ou plusieurs canons d’aspersions. Le respect des doses d’apport exige de déplacer régulièrement le canon d’aspersion.

Epandage par citerne 
La citerne est équipée d’une pompe mise en dépression pour le pompage des effluents et de mise en pression pour assurer une répartition homogène. La tonne peut être équipée de pneus basse pression pour éviter le tassement des sols et éventuellement d’un canon d’aspersion, utile pour continuer l’épandage à partir des bordures du champ en cas d’intempérie.

haut

4. Dimensionnement

Evaluer les volumes d’effluents
Les volumes d’eau utilisés sont souvent mal connus (compteur commun, pas de séparation des réseaux). L’installation de compteurs spécifiques est un préalable indispensable, pour suivre sa consommation et évaluer les économies d’eau réalisées.

Économiser l’eau et réduire la concentration des effluents
Des aménagements simples évitent d’importants gaspillages d’eau. D’autres améliorations viennent à l’occasion de renouvellements de matériels ou de construction de nouvelles installations. Enfin, la formation et la motivation du personnel contribuent de manière importante à une meilleure utilisation de l’eau. Il s’agit, par des dispositifs souvent simples, d’éviter de souiller des eaux propres, d’améliorer l’efficacité du nettoyage et de faire la chasse au gaspillage. Economiser l’eau ne veut pas dire moins nettoyer. La directive 93/43/CEE relative à l’hygiène des aliments oblige les entreprises à mettre en œuvre les mesures nécessaires, avec obligation de résultat, pour assurer la salubrité des aliments et la santé des consommateurs.

Choisir le traitement approprié de ses effluents
Une étude préalable est souvent indispensable pour le choix du système de traitement le plus adapté tant au niveau économique que technique. Le choix devra également prendre en compte les éventuelles nuisances (visuelles, olfactives, sonores) que certains systèmes peuvent engendrer.

Les deux facteurs limitants sont d’une part le volume et d’autre part les apports en potassium. Les doses  annuelles habituellement varient selon les terrains entre 100 et 600 m3/ha, avec une rotation des parcelles sur trois ans.

Volume
 Un compteur d’eau spécifiquement réservé aux usages du chai est indispensable. Il renseigne sur les volumes et débits d’eau en fonction du temps et des étapes d’élaboration et permet de dimensionner le système de traitement (type de traitement, volume de cuve).
Il faut en moyenne 1 hl d’eau pour élaborer 1 hl de vin. Ce rapport peut augmenter considérablement (jusqu’à 4 à 5 hl) en fonction du nombre et du type d’opération (élevage en barriques, …).
Par un suivi précis des volumes et la mise en œuvre d’économie d’eau, certaines exploitations sont ainsi passées d’un rapport de 4 hl d’eau à 2 hl d’eau utilisée pour l’élaboration de 1 hl de vin.

Concentration
La concentration en matières à dégrader varie selon l’exploitation et ses pratiques.
Le traitement des effluents réduit progressivement la concentration en éléments biodégradables jusqu’à un niveau autorisant le rejet de l’effluent traité. Pour évaluer la concentration de l’effluent et suivre l’évolution du traitement, différents paramètres, exprimés en mg/l, sont utilisés.

Les matières en suspension (MES) sont les éléments non solubles et retenus par filtration ou centrifugation (ex. : pépins, pédoncules, lies, …).

La demande chimique en oxygène (DCO) correspond à la quantité d’oxygène nécessaire pour dégrader par oxydation chimique les matières, essentiellement organiques, contenues dans l’effluent (ex. : sucres, tanins, alcool, …).

 La demande biologique en oxygène (DBO) évalue la quantité d’oxygène nécessaire à des microorganismes donnés pour oxyder la partie carbonée* biodégradable de l’effluent. Dans la pratique, on utilise la demande biologique en oxygène à 5 jours (DBO5) qui correspond à 55 à 65 % de la DCO.
*Le carbone est un élément que l’on trouve dans la structure de toutes les matières organiques.

haut

5. Contraintes liées à la mise en place d’un dispositif

Réalisation d’une étude préalable
Avant la mise en place d’un dispositif d’épandage, la réalisation d’une étude de périmètre d’épandage est indispensable. Cette étude vise à définir un plan d’épandage adapté, tenant compte des caractéristiques du sol, des contraintes réglementaires et des cultures. Elle permet de préciser les conditions de réalisation de l’épandage.

Bonnes pratiques
L’épandage doit se faire dans le respect des prescriptions de l’étude. L’épandage sur sol non cultivé est interdit. L’effluent doit être réparti de façon homogène sur la parcelle. Il faut éviter le ruissellement, l’accumulation et la percolation profonde d’éléments, qui à terme, risqueraient de contaminer les eaux de surface et les nappes phréatiques.

Une analyse des effluents avant épandage peut être exigée notamment dans les zones vulnérables, définies par la directive nitrates, et pour les établissements soumis à la réglementation des installations classées pour la protection de l’environnement. Dans les zones vulnérables, il est obligatoire d’enregistrer tous les apports azotés reçus par chaque parcelle. Les effluents sont donc concernés. Un calendrier peut également faire partie des contraintes de cette directive qui peut interdire l’épandage pendant certaines périodes de l’année. Par ailleurs, il faudra tenir compte des apports minéraux effectués et les retrancher de la fumure prévue pour la culture.

Cahier d’épandage
La tenue d’un cahier d’épandage est indispensable. Ce cahier, véritable « carnet de bord », doit comporter divers renseignement : consommation d’eau, date, lieu, surface de l’épandage, volume et nature des effluents épandus.

Suivi technique
Dans le but de vérifier l’impact de l’épandage sur les culture et les sols, il est conseillé et parfois nécessaire de réaliser un suivi de l’épandage.

Performances
Sous réserve de disposer de terrains propices et de respecter les bonnes pratiques, l’épandage est une technique fiable et relativement souple. Les conditions climatiques peuvent limiter sa mise en œuvre avec un stockage de faible capacité, notamment en période hivernale.
                 
Limites
Actuellement, l’épandage sur vignes n’est pas autorisé par l’INAO. Des expérimentations sont en cours en Gironde.

 

En bref, de l’épandage sur terrains agricoles

PRINCIPE : aspersion de l’effluent sur une zone cultivée (asperseur ou tonne à lisier) et utilisation des propriétés du sol (filtration et dégradation de la matière organique) et des plantes (exportation d’éléments minéraux). 

C’est la technique la plus employée mais elle présente de nombreuses contraintes :

• Etude préalable : les terrains agricoles concernés font l’objet d’une étude préalable qui évalue l’aptitude des terrains et définit les conditions d’épandage.

• Epandage interdit en cas de forte pluie, de gel ou sur les terrains de forte pente.

• Distance à respecter par rapport aux points d’eau, aux cours d’eau et aux habitations.

• Stockage des effluents : environ 60 % du volume total.

• Cahier d’épandage : obligatoire et à tenir au jour le jour.

haut


TRAITEMENT PAR METHANISATION

En l’absence d’oxygène (digestion anaérobie), la matière organique est dégradée partiellement par l’action combinée de plusieurs types de micro-organismes. Une suite de réactions biologiques conduit à la formation de biogaz (composé majoritairement de méthane) et d’un digestat. Le biogaz pourra être valorisé en électricité et en chaleur, le digestat sera épandu comme engrais. Les bactéries réalisant ces réactions se trouvent à l’état naturel dans les lisiers, elles seront inoculées par ensemencement et elles se développeront naturellement dans un milieu dépourvu d’oxygène. Pour maximiser le rendement de ces réactions, la matière est placée à l’intérieur d’une grosse cuve (appelé digesteur) qui est fermée, chauffée, brassée sans entrée d’air et à l’abri de la lumière. La majorité des installations de méthanisation fonctionne à une température de l’ordre de 38 °C, sous l’action de bactérie dite mésophile. Une digestion thermophile (environ 60 °C) est également possible et permet une digestion plus rapide des substrats. Cependant la conduite de l’installation est plus délicate et les coûts sont plus élevés. Le pH dans le digesteur est maintenu entre 7,5 et 8. Un brassage régulier doit avoir lieu afin d’homogénéiser les substrats et de favoriser la production de biogaz. Les substrats restent en moyenne 30 à 40 jours dans le digesteur.

Le choix des matières organiques est un point clé de la gestion d’une installation car il détermine le rendement en méthane.
Pour une production maximale de méthane, il est préférable d’utiliser des substrats riches en graisses, protéines et hydrates de carbone car leur dégradation entraîne la formation importante acide grasse volatile, principaux précurseurs du méthane. Le choix des matières organiques utilisées et leur mode d’incorporation (quantité, fréquence) est le point le plus sensible de la gestion d’une installation. En effet, une alimentation non équilibrée et mal gérée peut entraîner un disfonctionnement des bactéries voire leur mort par acidose. Une fois un digesteur en acidose, il ne peut pas être relancé sans une vidange complète et un redémarrage progressif soit 3 à 4 mois de perte de production.

Différentes techniques de méthanisation peuvent être utilisées. Dans les exploitations agricoles, la technique la plus utilisée est le système infiniment mélangé.

Digesteur infiniment mélangé

Dans ce type de système les matières en fermentation à l’intérieur du digesteur sont sous forme d’un liquide que l’on maintient le plus homogène possible grâce à un brassage. Il permet de traiter des mélanges de déchets organiques jusqu’à une teneur totale en matière sèche de maximum 12 %. Le digesteur est une cuve (en béton, acier, ou autres matériaux) généralement cylindrique. Il peut être enterré ou hors sol et est hermétiquement clos, isolé, brassé et chauffé. Le brassage assure plusieurs  fonctions : éviter la formation de croûte en surface qui empêche un bon dégazage, éviter la sédimentation des matières, et enfin faciliter le dégazage.
Le système de brassage dépend du type de matière organique utilisée. Il est le plus souvent mécanique : à hélices ou à pales, fixe ou mobile, mais il peut également être pneumatique par injection de biogaz ou hydraulique avec une boucle de recirculation du digestat. Par ailleurs, l’orientation principale du brassage peut être horizontale, verticale ou oblique.
Après avoir séjourné pendant 30 à 40 jours dans le digesteur, le substrat digéré est stocké dans une fosse de stockage en béton ou en acier. Il est fortement conseillé de couvrir la fosse de stockage (dalle béton, géomembrane,…). Après la digestion, l’azote se retrouve, dans le digestat, principalement sous forme ammoniacale qui est une forme très volatile. La couverture de cette fosse permet de conserver l’azote, d’améliorer la qualité agronomique du digestat, d’éviter les émissions atmosphériques d’ammoniac et maximiser la récupération de méthane.

 

Méthane (CH4) 50 – 75 %

Dioxyde de carbone (CO2) 25 – 45 %

Vapeur d’eau (H2O) 2 – 7 %

Azote (N2) 0 – 2%

Hydrogène (H2) 0 – 1%

Oxygène (O2) 0 – 2%

Hydrogène sulfuré (H2S) 0 – 2 %

Tableau : Composition du méthane

 

CONDITIONS DE VALORISATION DE L’ÉLECTRICITÉ

La méthanisation, en tant que technique de production d’une énergie renouvelable, bénéficie d’une obligation d’achat de l’électricité produite à partir du biogaz et d’une tarification spécifique avec un contrat de 15 ans. Cette obligation d’achat à un tarif préférentiel rend  l’autoconsommation de l’électricité non intéressante économiquement.
Afin d’assurer la rentabilité de l’installation, l’électricité doit être vendue à EDF. Le raccordement au réseau public doit faire l’objet d’une demande préalable auprès de l’Accès au Réseau de Distribution conformément à la procédure publiée par la Commission de Régulation de l’Électricité. Les conditions tarifaires sont publiées dans l’arrêté du 10 juillet 2006. Le tarif d’achat comprend un tarif de base fixé selon la puissance de l’installation, une prime à l’efficacité énergétique définie selon le pourcentage de valorisation de l’énergie contenue dans le biogaz et une prime à la méthanisation de 20 €/MWh
Sur une installation agricole valorisant le biogaz en cogénération, l’énergie minimum valorisée comprend l’électricité vendue au réseau (35 % de l’énergie primaire) et la chaleur nécessaire pour chauffer le digesteur (15 % de l’énergie primaire). Si cette installation à une puissance électrique installée de moins de 150 kW, le prix minimum d’achat de l’électricité sera de 118,60 €/MWh. Le prix maximum d’achat de l’électricité sera de 140 €/kWh pour une valorisation de plus de 75 % de l’énergie produite.

haut


TRAITEMENT PAR EVAPORATION

Traditionnellement les systèmes de concentration d'effluents aqueux par évaporation naturelle sont basés sur l'utilisation de bassins peu profonds et étendus.  Cependant, outre le volume d'effluent à traiter, la météorologie locale représente un facteur essentiel pour le dimensionnement d'une installation. C’est pourquoi chaque installation doit faire l'objet d'une étude précise.
Le procédé d'évaporation naturelle consiste à récupérer les effluents préalablement "dégrillés", à les stocker dans un bassin où sous l'action de conditions météorologiques favorables (chaleur et vent), ceux-ci s'évapore.

 

 

   Bassins d'évaporation.